Призначення та область використання конвективної сушарки деревини, її технічна характеристика. Опис та обґрунтування вибраної конструкції сушильної камери. Розрахунки, що підтверджують працездатність та надійність конструкції. Рівень стандартизації.
Аннотация к работе
Режими сушіння обирають із урахуванням породи деревини, товщини пиломатеріалів, кінцевої вологості, категорії якості матеріалів, що висушуються, і конструкцій (типу) камер. По цих режимах передбачена триступінчаста зміна параметрів агента сушіння, причому перехід с кожного щабля режиму на наступну можна робити лише по досягненню матеріалом певної вологості, передбаченої по режиму. Режими високотемпературного процесу сушіння для камер періодичної дії передбачають двоступінчасту зміну параметрів сушильного агента, причому перехід с першого щабля на другу проводиться при досягненні деревиною вологості (перехідний) 20%. До проведення процесу сушіння по обраному режиму деревину прогрівають пором. По закінченню кінцевої вологотеплообробки пиломатеріали, що пройшли сушіння, витримують у камерах протягом 2 - 3 год при параметрах, передбачених останнім ступенем режиму, після чого камери зупиняють.До основних організаційних документів з охорони праці в організаціях належать Положення про організацію роботи з охорони праці обєднання (треста); Положення про відділ, в якому повинні бути відображені питання охорони праці, за які несе відповідальність даний відділ; Посадові інструкції керівних та інженерно-технічних працівників; Інструкції з охорони праці для робітників по професіях; Накази, постанови і розпорядження з охорони праці та інші інформаційні матеріали. Посудини, що працюють під тиском, при експлуатації являють серйозну небезпеку, оскільки при порушенні нормального режиму експлуатації або в наслідок дефектів при їх виготовленні можуть відбуватись вибухи. Основні правила техніки безпеки при формуванні штабелів та їхньому транспортуванні в цеху зводяться до наступного. 5.1.3 Визначення кількості вологи, що випаровується, параметрів агента сушіння, обсягу й маси агента сушіння, свіжого та відпрацьованого повітря При сушінні повітрям розрахункову температуру t, і відносну вологість агента сушіння на вході в штабель призначають відповідно до обраного режиму.В дипломному проекті освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр» було розроблено конвективну сушарку пиломатеріалів. Для виконання поставленого завдання проведено огляд існуючих конструкцій, на основі якого зроблено обгрунтований вибір конструкції апарата. Для повного розуміння призначення конвективної сушарки наведено опис частини технологічної схеми сушіння деревини та її технічну характеристику. Проаналізовано і порівняно вибрану конструкції з кращими вітчизняними і світовими аналогами, в результаті чого встановлено, що аппарат, який проектується, не містить принципових рішень, запропонованих в розглянутих патентах. Виконано параметричний та аеродинамічний розрахунок, а також розрахунки на міцність основних вузлів та деталей апарата (перевірка на міцність вибраних балок, та несучих елементів сушарки).
Вывод
Конвективна сушильна камера. Суттєвими ознаками апарата є: наявність камери з теплогенератором та вентиляторами для розподілення тепла по камері.
В результаті пошуку відібрані для детального розгляду ряд конструкцій, описи яких наведено нижче.
Авторами патенту №2215251 (RU) [1] запропонована сушильна камера, зображена на рисунку 3.4, що може застосовуватися для сушіння деревини, а саме пиломатеріалів. Сутність винаходу полягає у використанні розподілюючого пристрою у вигляді пластини, яка згинається по параболічному закону та має шарнірне зєднання, що дозволяє нижній частині пристрою підніматись до рівня фальш-стелі.
1 - розподільча пластина, 2 - фальш-стеля
Рисунок 3.4 - Сушильна камера з розполілюючим пристроєм
Перевагами такої конструкції є покращення якості сушіння по висоті штабелю пиломатеріалів.
Недоліком можна вважати складність використання даної конструкції у сушарках великого розміру.
Авторами патенту №2327935 (RU) [2] запропонована сушарка деревини, зображена на рисунку 3.5. Сутність винаходу полягає в використанні жалюзійних решіток, які дозволяють інтенсифікувати процес тепло- і масообміну і покращити якість сушіння пиломатеріалів, за рахунок усунення застійних зон.
Перевагами є: рівномірність обтікання теплоносієм всього штабелю пиломатеріалів.
Як недолік, можна виділити гідравлічний опір, який зявляється при використанні жалюзійних решіток.
Рисунок 3.5 - Конвективна сушарка з жалюзійними решітками
Авторами патенту №2379603 (RU) [3] запропонована сушарка деревини, зображена на рисунку 3.6. Сутність винаходу: зниження енергозатрат за рахунок можливості регулювання довжини робочого сушильного простору та вимкнення від мережі непрацюючих зон сушарки.
Перевагами є: можливість скорочення енергетичних витрат при сушці штабелів пиломатеріалів різної довжини, за рахунок встановлення раціональної довжини сушильної зони, виключення застійних зон та забезпечення обтікання всього штабелю пиломатеріалів.
Рисунок 3.6 - Сушильна камера, з можливістю регулювання довжини сушильного простору
Недоліками можна вважати низьку місткість камери, що робить її не раціональним вибором для великих підприємств. Також за рахунок використання великої кількості рухомих частин, які дозволяють регулювати розміри камери, значно зростає вартість обслуговування.
Авторами патенту №2022221 (RU) [5] запропонована сушарка деревини, зображена на рисунку 3.7. Сутність винаходу: зниження енергозатрат за рахунок можливості регулювання довжини робочого сушильного простору та вимкнення від мережі непрацюючих зон сушарки.
Рисунок 3.7 - Сушильна камера, з перфорованою перегородкою
Сутність винаходу: збільшення ККД процесу сушіння різних за довжиною штабелів за рахунок покращення рівномірності сушіння, що досягається встановленням перегородки, яка має можливість перекривати потік повітря.
Перевагами є: можливість використання штабелів різної довжини без зниження ККД сушарки.
Недоліками можна вважати низьку місткість камери, що робить її не раціональним вибором для великих підприємств.
4. Охорона праці
Управління охороною праці на підприємстві в цілому здійснює керівник (головний інженер), в цехах, на виробничих дільницях і в службах - керівники відповідних підрозділів і служб.
Організаційно-методичну роботу по управлінню охороною праці, підготовку управлінських рішень і контроль за їх реалізацією здійснює служба охорони праці, безпосередньо підпорядкована керівнику (головному інженеру). Нормативною основою СУОП є кодекс законів про працю, система стандартів безпеки праці, норми, правила, положення, вказівки, інструкції з питань охорони праці. До основних організаційних документів з охорони праці в організаціях належать Положення про організацію роботи з охорони праці обєднання (треста); Положення про відділ, в якому повинні бути відображені питання охорони праці, за які несе відповідальність даний відділ; Посадові інструкції керівних та інженерно-технічних працівників; Інструкції з охорони праці для робітників по професіях; Накази, постанови і розпорядження з охорони праці та інші інформаційні матеріали. СУОП передбачає комплексне вирішення питань з охорони праці на підприємстві, активну участь в цій роботі всіх інженерно-технічних і господарських служб, колективну відповідальність за створення безпечних умов праці на кожному робочому місці.
Керівні й інженерно-технічні працівники підприємства зобовязані не рідше одного разу в рік здавати екзамени з правил і норм охорони праці.
Інструктаж з техніки безпеки буває: вступний (первинний), безпосередньо на робочому місці (періодичний, позаплановий, цільовий).
На виробництві широко використовуються установки, що працюють під тиском. До таких належать водогрійні (парові) котли, компресори, повітрозбірники, паропроводи, газопроводи, газові балони та ін.
Парові котли використовують з метою виробництва пару для різних технологічних потреб. Компресорні установки служать для виробництва стиснутого повітря, яке застосовується як носій енергії при різних технологічних процесах (приводу машин, технологічного обладнання та ін.). Газові балони використовують для зберігання газів у стиснутому та зрідженому станах.
Посудини, що працюють під тиском, при експлуатації являють серйозну небезпеку, оскільки при порушенні нормального режиму експлуатації або в наслідок дефектів при їх виготовленні можуть відбуватись вибухи.
Вибух посудини під тиском це таке руйнування її стінок, при якому внутрішній тиск миттєво знижується до атмосферного. Це явище носить назву адіабатичного розширення (вибуху). На відміну від нього хімічний вибух є різновидом процесу горіння.
Причини вибухів посудин, що працюють під тиском різноманітні, але в загальному вигляді їх можна звести до таких: підвищення тиску вище допустимого, механічна або хімічна дії, дефекти виготовлення та ін.
Вибух посудин під тиском супроводжується великими руйнівними наслідками. Найнебезпечнішими є вибухи котлів.
Нагляд за правильним виготовленням і експлуатацією посудин, що працюють під тиском, здійснює Державний комітет з охорони праці України (інспекція котлонагляду). Цей комітет здійснює технічний нагляд за влаштуванням і експлуатацією посудин під тиском, реєстрацію і дає дозвіл на їх випуск в роботу. Відповідальність за безпечну експлуатацію посудин покладається на власника устаткування.
Реєстрація проводиться за заявкою власника, до якої додається паспорт обладнання заводу, що його виготовив, посвідчення про якість монтажу від організації, що його здійснювала, довідки про те, що є підготовлений обслуговуючий персонал і копія наказу про призначення відповідальної особи.
До обслуговування посудин, які працюють під тиском, допускаються особи не молодші 18 років, що пройшли медичний огляд, навчені за відповідною програмою і мають посвідчення екзаменаційної кваліфікаційної комісії. Періодично через кожні 12 місяців, для обслуговуючого персоналу проводиться перевірка знань з техніки безпеки.
Вимоги до безпечної експлуатації котлів визначені «Правилами влаштування і безпечної експлуатації парових і водогрійних котлів». Дані правила розповсюджуються на водогрійні котли з температурою води вище 115 0С.
За статистичними даними, найбільша кількість аварій повязана з водним режимом котла (а саме зниження рівня води - 32%, незадовільний водний режим - 36%, порушення циркуляції води - 7%, дефекти виготовлення і монтажу - 18%).
Небезпека аварій полягає в перегрітій (понад 100 0С) воді, яка має великий запас енергії. При миттєвому падінні тиску вода раптово перетворюється на пару, збільшуючись приблизно в 1700 разів.
Причиною аварій котлів є перенапруження металу, що перебуває під безпосередньою дією високих температур і тиску. Внаслідок цього у металі відбуваються пластичні деформації, настає явище повзучості
Механічний розрив стінок виникає у тому випадку, коли у котлі недостатня кількість води. Коли рівень упав, теплота, що розрахована на нагрівання води, не відводиться, а перегріває стінки котла. Внаслідок явища повзучості металу стінка котла випинається до утворення в даному місці тріщини, з появою якої котел розривається. Причиною аварії буде ще й подача води у такий перегрітий котел. Якщо у котлі утворилась впучина, треба перекрити подачу тепла і випустити пар, а не подавати в нього воду.
Причиною вибуху і аварії котлів є також поява на внутрішніх стінках накипу, який утворюється внаслідок незадовільного водного режиму і низької якості води. Накип небезпечний для котла як з фізичної так і з хімічної точки зору. Порушення водного режиму виникає не лише внаслідок відкладання накипу і шламу на поверхні нагрівання, а й в результаті корозії. Накип і шлам характеризується низьким коефіцієнтом теплопровідності, що призводить до недопустимого підвищення температури стінок, в результаті чого міцність матеріалу різко падає і елементи котла руйнуються.
Щоб попередити відкладання накипу, треба використовувати воду відповідної якості. Існує багато способів очищення води шляхом фільтрації через шар натрію, польового шпату, піску глини, каоліну, соди та ін. Для запобігання відкладання накипу котел періодично промивають з добавкою різних помякшувачів води. Для цього використовують, наприклад, антинакипин, який сприяє утворенню на поверхні стінок котла захисної плівки, яка перешкоджає зсіданню накипу. Накип залишається у воді у вигляді шламу, який викидається з котла шляхом продувки через спускний кран.
Крім цього причиною аварій може бути порушення правил технічної експлуатації котлів.
Для безпечної експлуатації і забезпечення нормальних умов праці котли обладнують арматурою, контрольно-вимірювальними приладами і приладами безпеки. Манометри, що встановлюються для контролю тиску, повинні мати червону риску, яка відповідає дозволеному для даного котла робочому тиску. Запобіжні клапани автоматично спрацьовують, якщо тиск у котлі підвищився до відповідного значення. За принципом дії запобіжні клапани бувають важільно-вантажні, важільно-пружинні, та пружинні; за конструктивним виконанням - відкритими або закритими і встановлюються на котлі спарено або по одному.
Запобіжні клапани забезпечуються пристроями, які захищають обслуговуючий персонал від опіків, коли спрацьовує клапан і коли перевіряється їх дія. Крім цього, запобіжні клапани мають сигнальні пристрої у вигляді свистка, щоб при виході пару з котла на робочому місці подавався сигнал.
Плановий огляд проводиться в такі строки: зовнішній і внутрішній - не рідше одного разу в чотири роки;
гідравлічні випробовування - один раз у вісім років.
Гідравлічні випробовування проводяться після задовільного зовнішнього і внутрішнього огляду тиском, який перевищує робочий в 1,25-1,5 рази.
Під пробним тиском котел витримують протягом 5 хвилин, після чого тиск знижують до робочого і підтримують його до повного огляду.
До вантажно-транспортних робіт в сушильних цехах допускаються особи, яким відомі правила експлуатації підйомно-транспортних механізмів та які пройшли інструктаж по техніці безпеки.
Основні правила техніки безпеки при формуванні штабелів та їхньому транспортуванні в цеху зводяться до наступного.
При формуванні штабелів: Забороняється складувати та розбирати штабелі всередині сушильної камери;
Допускається ручна укладка штабелів на висоту до 1.5 м від рівня підлоги; верхню частину в цьому випадку необхідно формувати, використовуючи естакади, штабелери та інші механізми;
Необхідно обовязково перевіряти правильність укладки штабеля по висоті і ширині габаритним шаблоном;
При роботі на вертикальному підйомнику не можна знаходитися в безпосередній близькості від штабеля при підйомі чи опусканні (при розбиранні) платформи; не допускати попадання предметів (дощок, прокладок) в зазор між поверхнями штабеля та стінками котловану; приймати міри по видаленню предметів що потрапили в котлован підйомника.
Робота не несправних механізмах та при відсутності або несправності захисних огорож та пристосувань категорично забороняється. Не можна торкатися рухомих тросів, стояти близько штабеля при його русі, знаходитися під пакетом пиломатеріалів або іншого вантажу при підйомі та переміщенні.
Для зупинки рухомого штабеля необхідно застосовувати спеціальні башмаки, що встановлюються на рейки. В кінці рейкового шляху повинні бути встановлені упори, які перешкоджають сходження штабеля з рейок.
Необхідно слідкувати за тим, щоб постійні проходи утримувались в чистоті, а їх ширина була не менше одного метру.
До роботи по обслуговуванню сушильних камер допускаються особи, які знають їхній пристрій і правила технічної експлуатації. Основну небезпеку представляють заходи обслуговуючого персоналу в камери. Їхня кількість повинна бути максимально скорочена, для чого необхідно застосовувати стаціонарні чи дистанційні психрометри, пристосування для закладки і виїмки контрольних зразків з коридору керування.
При заході в камеру оператор сушильної установки повинний надягати брезентовий костюм із щільними застібками біля коміра і долоней рук, рукавички, шолом і протигазову маску з повітроохолоджувачем. Підлоги приміщення камер, особливо які мають підвал, повинні знаходитися в справному стані. Камери повинні бути обладнані електричним освітленням напругою 12-18 В. Якщо воно відсутнє, варто користатися акумуляторними ліхтарями чи переносними низьковольтними лампами із сіткою і броньованим шнуром.
Двері в камеру повинні мати зовнішні і внутрішні ручки. При вході в камеру необхідно стежити за тим, щоб двері випадково не закрили зовні. Якщо оператору треба зайти в гарячу камеру, біля її дверей повинен знаходитися черговий.
Коридори керування камер, лабораторія, топкові приміщення газових камер повинні бути обладнані вентиляцією для того, щоб підтримувати температуру не вище 25° С. Паропроводи необхідно теплоізолювати, фланці зєднань паропроводів і калориферів закрити захисними екранами. Усі рухомі частини устаткування, сушильних камер повинні бути закриті огородженнями.
У сушильному цеху необхідно періодично проводити навчання персоналу правилам охорони праці і техніки безпеки, а також інструктаж з виробничої санітарії. У цеху повинний бути обладнані санітарний пост і стенди з наочними посібниками по техніці безпеки.
При експлуатації газових камер необхідно стежити за герметичністю газоходів, топок і дверей камер. Заходити в працюючі газові камери дозволяється тільки в протигазі і захисному костюмі.
Зольне приміщення топки повинне бути обладнане вентиляцією і мати двері, що ведуть назовні. Перед топковим отвором повинні бути встановлені екрани, що охороняють робітників від впливу теплового випромінювання. Шибери і заслінки, що перекривають газоходи, повинні мати систему керування ними з підлоги приміщення. Положення шиберів і заслінок повинне надійно фіксуватися запірними пристроями. Категорично забороняється ходити по зводу топки під час її роботи.
Необхідно виконувати наступні протипожежні вимоги регулярно прибирати приміщення камер, цеху й інших допоміжних приміщень, не допускаючи скупчення відходів і сміття;
у приміщенні сушильного цеху не застосовувати відкритий вогонь (свічі, гасові і паяльні лампи) і не курити; зварювальні роботи проводити з дозволу представників пожежної охорони;
вчасно подавати змазку в підшипники вентиляторів і електродвигунів, не допускаючи їхнього перегріву.
У газових сушильних камерах, крім того, необхідно: стежити за станом топкових газів, не допускати вильоту іскор за межі іскрогасильної камери топки, користатися тільки дозволеним для неї паливом;
систематично чистити клапани і газоходи;
не допускати прогарів топки і подачі великих мас палива, небезпечних у відношенні вибуху;
золу з зольного приміщення вивозити не раніше, ніж через 5 діб після її видалення з топки.
Пожежі становлять особливу небезпеку, тому що повязані з великими матеріальними втратами. Як відомо пожежа може виникнути при взаємодії горючих речовин, окислювання і джерел запалювання. Горючими компонентами є: будівельні матеріали для акустичної і естетичної обробки приміщень, перегородки, двері, підлоги, ізоляція кабелів і ін.
Протипожежний захист - це комплекс організаційних і технічних заходів, спрямованих на забезпечення безпеки людей, на запобігання пожежі, обмеження її поширення, а також на створення умов для успішного гасіння пожежі.
Джерелами загоряння можуть бути електронні схеми від ЕОМ, прилади, застосовувані для технічного обслуговування, пристрої електроживлення, кондиціонування повітря, де в результаті різних порушень утворюються перегріті елементи, електричні іскри і дуги, здатні викликати загоряння горючих матеріалів.
До засобів гасіння пожежі, призначених для локалізації невеликих загорянь, відносяться внутрішні пожежні водопроводи, вогнегасники, сухий пісок, азбестові ковдри і т. п.
Для гасіння пожеж на початкових стадіях широко застосовуються вогнегасники. По виду використовуваної вогнегасильної речовини вогнегасники підрозділяються на наступні основні групи.
Пінні вогнегасники, застосовуються для гасіння палаючих рідин, різних матеріалів, конструктивних елементів і устаткування, крім електроустаткування, що знаходиться під напругою.
Газові вогнегасники застосовуються для гасіння рідких і твердих речовин, а також електроустановок, що знаходяться під напругою.
У приміщеннях, де присутні ЕОМ застосовуються головним чином вуглекислотні вогнегасники, достоїнством яких є висока ефективність гасіння пожежі, схоронність електронного устаткування, діелектричні властивості вуглекислого газу, що дозволяє використовувати ці вогнегасники навіть у тому випадку, коли не вдається знеструмити електроустановку відразу.
Для виявлення початкової стадії загоряння й оповіщення служби пожежної охорони використовують системи автоматичної пожежної сигналізації (АПС). Крім того, вони можуть самостійно пускати в хід установки пожежогасіння, коли пожежа ще не досягла великих розмірів. Системи АПС складаються з пожежних оповісників, ліній звязку і прийомних пультів (станцій).
Відповідно до «Типових правил пожежної безпеки для промислових підприємств» зали ЕОМ, приміщення для зовнішніх запамятовуючих пристроїв, підготовки даних, сервісної апаратури, архівів, копіювально-множного устаткування і т. п. необхідно обладнати димовими пожежними оповісниками. У цих приміщеннях на початку пожежі при горінні різних пластмасових, ізоляційних матеріалів і паперових виробів виділяється значна кількість диму і мало теплоти.
5. Розрахунки, що підтверджують працездатність та надійність конструкцій
Метою розрахунку сушарки є визначення технологічних параметрів процесу.
Вихідні дані: початкова концентрація вологи в деревині , % 60;
кінцева вологість готового продукту , % 10;
температура теплоносія на вході t1, К° 368;
температура теплоносія на виході t2, С° 333;
температура повітря в початковий період часу t1п, С° 323;
вологовміст повітря на вході у камеру , г/кг 110;
товщина дошки s, мм 32;
тривалість сушіння при заданій товщині , год 193;
коефіцієнт нерівномірності швидкості сушіння K 1,2;
середня густина матеріалу (дуб) , кг/м3 690;
Розрахунок проведений за методикою наведеною у літературі [1].
Схема сушарки наведена на рисунку 1.1
5.1.1 Визначення тривалості сушіння в камерах періодичної дії при низькотемпературному процесі
Загальну тривалість сушіння, год, включаючи початковий прогрів і вологотеплообробку, знаходять по виразу
- вихідна тривалість власне сушіння пиломатеріалів заданої породи, товщини ( ) і ширини( ) нормальними режимами в камерах із примусовою реверсивною циркуляцією середньої інтенсивності (розрахункова швидкість повітря - 1 м/с, ширина штабеля 1,5…2 м) від початкової вологості 60% до кінцевої вологості 10%, визначаємо з таблиці 5.1. - коефіцієнт, що враховує жорсткість застосовуваного режиму сушіння. В даному випадку для нормального режиму . - коефіцієнт, що враховує характер і інтенсивність циркуляції повітря в камері. Визначається за таблицею 5.2 залежно від добутку і швидкості циркуляції. Швилкість циркуляції
Таблиця 5.1 - Вихідна тривалість сушіння пиломатеріалів
Товщина пиломатеріалів Si, мм Ширина пиломатеріалів S2, мм
40-50 60-70 80-100 110-130 140-180 >180
Сосна, ялина, ялиця, кедр
До 16 23 25 26 27 27 27
19 29 31 32 33 33 33
22 34 37 39 39 39 39
25 45 50 53 54 55 55
32 59 63 68 72 73 73
40 71 79 84 86 88 83
50 - 93 99 100 104 105
60 - 103 114 122 125 130
70 - - 147 161 178 194
75 - - 156 177 197 218
Береза, вільха
До 16 36 37 37 38 39 39
19 44 45 47 47 48 48
22 50 51 53 54 55 55
25 67 73 78 81 83 84
32 81 85 88 91 92 94
40 93 96 100 101 105 107
50 - 115 130 141 149 158
60 - 155 187 213 231 249
75 - - 377 420 463 514
Дуб, горіх, граб
До 16 84 85 85 87 87 88
19 88 91 94 96 96 97
22 97 101 104 105 106 107
25 117 125 132 136 138 140
32 146 173 193 206 214 221
40 183, 234 269 293 307 321
50 - 365 431 488 520 551
60 - 562 679 777 841 905
75 - - 1086 1209 1340 1483
Оскільки тривалість сушіння залежить від багатьох нестійких факторів, то наведені в табл. 5.1 вихідні дані для деяких порід деревини є орієнтовними (наприклад, для ясена, граба, ільма, горіха). Залежно від конкретних умов і результатів контрольних сушінь в умовах виробництва вони можуть коректуватися.
Таблиця 5.2 - Значення коефіцієнту для камер з реверсивною циркуляцією.
?ИСХAР, год Швидкість циркуляції ?мат, м/с
0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
20 3,14 1,80 1,00 0,78 0,63 0,54 0,49 0,46
40 2,40 1,65 1,00 0,81 0,67 0,59 0,54 0,52
60 2,03 1,58 1,00 0,84 0,71 0,64 0,60 0,58
80 1,76 1,42 1,00 0,85 0,76 0,72 0,68 0,67
100 1,56 1,32 1,00 0,88 0,81 0,79 0,78 0,77
140 1,31 1,15 1,00 0,92 0,91 0,90 0,89 0,88
180 1,15 1,10 1,00 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92
>220 1,08 1,05 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95
Коефіцієнт , залежний від початкової , і кінцевої вологості, визначається з таблиці 5.2.
Коефіцієнт , враховуючий тривалість вологотеплообробки й кондиціювання деревини в камері, вибирають в залежності від категорії якості одержуваного продукту.
Коефіцієнт довжини для заготовок знаходять залежно від відношення довжини матеріалу L до її товщини ; для пиломатеріалів .
5.1.2 Вибір розрахункового матеріалу та режиму сушіння
Для сушіння пиломатеріалів різного перерізу потрібна неоднакова кількість теплоти в одиницю часу. Більша кількість теплоти витрачається для сушіння тонких пиломатеріалів, вони ж є, як правило, самими швидковисихаючими.
Основну частину пиломатеріалів виробляють із деревини хвойних порід. Тому при проектуванні сушильних камер за розрахунковий матеріал приймають звичайно соснові обрізні дошки товщиною 25 мм, шириною не менш 180 мм. При відсутності в заданій програмі пиломатеріалів такого перетину за розрахунковий матеріал приймають самі швидковисихаючі дошки з наявних у специфікації.
Режим сушіння вибирають залежно від породи й товщини розрахункового матеріалу, а також вимог до якості висушеної деревини. Для сушіння пиломатеріалів різного призначення застосовуються відповідні режими.
На практиці, як правило застосовують низькотемпературні режими, тому що вони забезпечують більш високу якість матеріалу, що висушується.
5.1.3 Визначення кількості вологи, що випаровується, параметрів агента сушіння, обсягу й маси агента сушіння, свіжого та відпрацьованого повітря
Для обсягу матеріалу, що становить за завданням 32 м3, при пакетному типі укладання штабелів пиломатеріалів (150?6000?32) із прокладками (25?25?5) необхідно завантажувати 12 штабелів з розмірами 1200?1200?6000. Прийнята схема укладання наведена на рисунку 5.1.
Рисунок 5.1 - Схема укладання пиломатеріалів
Тоді габарити пиломатеріалів укладених за прийнятою схемою становить. З урахуванням відстані для забезпечення подачі повітря та каналу циркуляції повітря приймаємо остаточно розміри камери.
При сушінні повітрям розрахункову температуру t, і відносну вологість агента сушіння на вході в штабель призначають відповідно до обраного режиму. Для камер періодичної дії ці параметри приймають по середньому ступеню режиму.
Для камер періодичної дії слід перевірити швидкість циркуляції агента сушіння через штабель. При цьому задаються трьома-чотирма значеннями перепаду температур: . Для хвойних порід = (2…3)°С; для берези, бука = (1,5…2,5)°С; для дуба, модрини =(1-1,5)°С.
Результати розрахунків для інших розповсюджених видів деревини приведені у таблиці 5.4
Таблиця 5.4 - Визначення тривалості сушіння пиломатеріалів
Порода, переріз пиломатеріалів, мм Категорія режиму Вологість Вихідна тривалість сушіння ?исх Коефіцієнти , год діб.
Визначення опорів руху агента сушіння на кожній ділянці , Па: Ділянка 1. Вентилятори
;
де - середня щільність агента сушіння, ;
- коефіцієнт місцевого опору агенту сушіння на вході у вентилятор.
Приймаємо = 0,8 - для камер періодичної дії з осьовими вентиляторами; р=0,69 кг/м3.
Ділянка 2,4. Повороти під кутом 90?
де - коефіцієнт повороту під кутом 135?;
Приймаємо
Ділянка 3. Секційний калорифер
;
Приймаємо для калорифера .
Ділянка 5, 15. Бічні канали де - коефіцієнт тертя для бічного каналу;
- висота сушильного простору, м;
- периметр бічного каналу, м.
Приймаємо ; ; ; .
Периметр каналу , м, визначається по формулі
;
Ділянка 6, 14. Повороти під кутом 90?
;
де - коефіцієнт повороту під кутом 90?;
Приймаємо
Ділянка 7, 11. Вхід у штабель (раптове звуження)
;
де - коефіцієнт опору для раптового звуження потоку.
Приймаємо .
Ділянка 8, 12. Штабелі
;
де - коефіцієнт опору потоку в штабелі.
Приймаємо - для штабеля с товщиною прокладок і товщиною дощок .
Ділянка 9,13. Вихід зі штабеля (раптове розширення)
;
де - коефіцієнт опору потоку при раптовому розширенні потоку.
Приймаємо - при .
Ділянка 10. Секційний біметалічний калорифер
Приймаємо для калорифера .
Таблиця 5.7 - Підрахунок опорів
Номер ділянки Назва ділянки ?, кг/м3 ?i, м/с , ПАОПІР ділянки
, Па
1 Вентилятор 0,56 9,74 0,8 - 26,1
2,4 Повороти під кутом 90? 9,746 0,25 - 32,7
5,15 Бічні канали 3,47 - 0,13 0,33
6,14 Повороти під кутом 90? 3,47 1,1 - 9,13
7,11 Вхід у штабель 3,04 0,08 - 0,51
8,12 Штабелі 3,04 15,2 - 78,6
9,13 Вихід зі штабеля 3,04 0,1 - 0,63
3 Секційний біметалічний калорифер 2,52 - - 20,0
=208
Вибір електродвигуна до вентилятора здійснюється по табл. 3.17, с. 91, [1]. Приймаємо електродвигун 4А100L6В3 з потужністю N = 2,2 КВТ і частотою обертання ротора 1000 хв-1.
5.3 Розрахунок прокатної балки блоку вентиляторів
Метою розрахунку є вибір оптимальної балки двотаврового перерізу для секції блоку вентиляторів.
Вихідні дані: кількість вентиляторів 3;
вага одного вентилятора Dв, м 35;
ширина камери L, м 3,5;
Побудова епюр внутрішніх зусиль (рисунок 5.2)
Визначення опорних реакцій:
Перевірка: Побудова епюри QZ (KH):
Рисунок 5.2 - Епюра внутрішніх зусиль
Побудова епюри MY (KH·м):
Максимальні внутрішні зусилля: (при Х=2 м)
(при Х=8 м)
Підбираємо поперечний переріз прокатної балки
Потрібний момент опору:
З таблиці сортаменту (ГОСТ 8239-72) приймаємо двотаврову балку №22а, з такими геометричними характеристиками: Розміри перерізу: Виконуємо повну перевірку міцності балки.
А) По максимальним нормальним напруженням в перерізі а-а ( ):
Недонапруження: Для даного перерізу будуємо епюру нормальних напружень.
Б) По максимальним дотичним напруженням в перерізі в-в ( ):
Недонапруження: Обчислюємо статичний момент полки двотавра відносно центральної осі y:
Обчислюємо значення дотичних напружень в точці стику полиці та стінки двотавра:
Для даного перерізу будуємо епюру дотичних напружень.
В) Головні напруження перевіряємо в перерізі с-с ( ): Визначаємо нормальне та дотичне напруження в точці стику полиці та стінки двотавра:
За четвертою теорією міцності:
Недонапруження: Визначимо дотичне напруження на нейтральній осі:
Будуємо епюри ? та ? в перерізі с-с
Рисунок 5.3 - Епюри ? та ?
Обчислюємо переміщення осі балки методом початкових параметрів.
Початкові параметри: Невідомі визначаємо з умови: при при
Використовуючи формулу для обчислення прогину осі балки методом початкових параметрів, запишемо:
або
Розвязуючи систему рівнянь, знаходимо: Визначаємо значення кута повороту та прогину в характерних точках:
За визначеними ординатами будуємо епюри (рисунок 5.4).
Графоаналітичним методом визначаємо кут повороту та прогин перерізу при . Креслимо фіктивну балку, завантажуємо її розподіленим фіктивним навантаженням (епюрою згинальних моментів), яке замінюється зосередженими силами.
Рисунок 5.4 - Епюри
Обчислюємо фіктивні опорні реакції:
Рисунок 5.5 - Епюри та Перевірка: Визначаємо значення
Для визначення кута повороту та прогину в перерізі при методом Мора, розглянимо три стани балки: вантажний та два одиничних.
Перемножуючи епюри (з використанням формул Верещагіна та Сімпсона-Корноухова) отримуємо:
Обчислюємо дійсні значення кута повороту та прогину в перерізі при : жорсткість балки
Отже, за результатами розрахунку, двотаврова балка задовольняє умовам міцності, жорсткості. Недонапруження балки складає .
6. Рекомендації щодо монтажу та експлуатації установки
Горизонтальні апарати, особливо довгі, встановлюють здебільшого швелери вантажопідйомними кранами або щоглами. Кількість кранів визначають масою й жорсткістю монтованого апарата (тобто можливістю його поперечного згину під дією власної маси).
Стропують обладнання за корпус. При цьому можуть бути застосовані спеціальні пристрої (наприклад, траверси). Під час монтажу потрібно стежити за тим, щоб місця стропування не збігалися з посадковими поверхнями апарата.
Без вантажопідйомного устаткування іноді з поперечним перерізом будь-якої форми - затягуванням по похилій площині(пандусу) на деревяних або металевих санях.
Часто вантажопідйомні пристрої, що застосовують для монтажних робіт, залишають і для проведення подальшого ремонту.
Установку проектованої сушильної камери доцільно виконувати з використанням підйомних пристроїв.
Після установки апарата необхідно провести перевірку по відхиленням від проектних осей та відміток в горизонтальному та вертикальному напрямках.
На основі досвіду отримані допустимі відхилення по головним осям апарата, які повинні знаходитися в межах 0,02 м. Висотна відмітка змонтованого апарата не повинна перевищувати відхилення до 0,01 м Відхилення апарата від осі горизонталі повинно знаходитися в межах 3 мм на 1 м довжини, але не більше 0,035 м на весь апарат.
Перевірка правильності установки має проводитись з допомогою рівнеміра та відвіса.
При монтажі окремих частин апарата необхідно звернути увагу на розташування фланцевих зєднань та їх відхилення від проектних відміток. Особливості монтажу комплектуючих деталей та агрегатів полягає в тому, щоб при монтажі співпадали всі розємні зєднання. Важливо, щоб співпадали зєднання трубопроводів.
Після закінчення монтажно-збиральних робіт апарат має неодмінно пройти випробування. Спочатку проводять підготовчі роботи, повязані з оглядом та перевіркою стану всіх частин та вузлів апарата. При цьому особливу увагу необхідно звернути на присутність в конструкції, кришок, заглушок, болтів, прокладок та інших деталей, які забезпечують герметичність системи. В програму випробувань входить гідравлічне та пневматичне випробування апарата разом з трубопроводами на тиск, який вказаний на кресленні. При випробуваннях виявляють герметичність та надійність роботи кранів, клапанів та іншої арматури, а також щільність всіх розємних зєднань.
Підготовка апарата до експлуатації включає перевірку витрат теплоносіїв, температур теплоносіїв на вході та на виході з апарата, тиск всередині апарата та в трубопроводі. При цьому слід звернути увагу на легкість та надійність управління технологічним процесом.
Результати випробувань виявляють дефекти та недоліки, які заносять в акт випробувань на конкретно взятий апарат.
7. Рівень стандартизації та уніфікації
Стандартизація - установлення й використання правил з метою впорядкування детальності в машинобудуванні на користь і при участі всіх зацікавлених сторін, для досягнення загальної оптимальної економії при виконанні функціональних умов і техніки безпеки.
Уніфікація - приведення продукції і засобів виробництва або їх елементів до однієї форми, розмірам, структури, складу. У техніці - раціональніше зменшення типових розмірів. Машинобудівних обєктів однакового функціонального призначення; самий розповсюджений і самий ефективний метод стандартизації.
Коефіцієнт стандартизації:
де N - загальна кількість деталей, N=67, nc - стандартні деталі, nc=60,
Сьогодні впровадження нових технологій для підвищення рівня конкурентоспроможності продукції вітчизняного хімічного машинобудування неможливе без високопродуктивного обладнання, сучасних прогресивних конструкційних матеріалів, а також без технічного переозброєння, реконструкції та будівництва нових дільниць, цехів та підприємств в цілому. Все це потребує великих інвестицій, яких не вистачає в Україні в нинішніх умовах трансформації економіки країни на засади ринкової економіки.
Виходячи з цього, кожний технічний, організаційний чи господарський проект або будь - яке нововведення повинні бути ретельно обґрунтовані з економічної точки зору. Вище вказане в повній мірі стосується також дипломних проектів бакалаврів, що виконуються студентами інженерно - хімічного факультету НТУУ